tiếp điểm thường mở của nú mở ra. Trạng thỏi ban đầu của hệ thống được phục hồi chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Kết thỳc quỏ trỡnh sản phẩm được ngưũi vận hành bờ ra ngoài.
Chế độ Nong trơn:
Quỏ trỡnh nong trơn ở chế độ bằng tay và tự động hoàn toàn giống quỏ trỡnh nong gioăng. Nhưng chỉ khỏc:
Rơ le R10 cú điện cỏc tiếp điểm thường đúng R10 mở ra cắt điện cung cấp cho cuộn hỳt van điện từ phục vụ tiến Banh và lựi Banh ( Banh khụng được sử dụng trong quỏ trỡnh nong trơn ).
Chương 4
NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CƯA TỰ ĐỘNG, XÂY DỰNG Mễ HèNH VẬT Lí CẢI
TIẾN MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG
Phần lớn cỏc thiết bị trong dõy chuyền sản xuất ống nhựa của cụng ty đều do cụng ty tự thiết kế chế tạo, cụng ty chỉ nhập một số mỏy múc mà khụng thể chế tạo được như Mỏy ộp đựn. Với dõy truyền như trờn thỡ tớnh đồng bộ của dõy chuyền khụng cao. Tuy nhiờn chi phớ đầu tư thấp và phỏt huy được tớnh sỏng tạo cải tiến kỹ thuật. Hệ thống điều khiển chủ yếu là tổ hợp hệ thống cụng tắc tơ rơ le, cỏc cảm biến vị trớ thường dựng là cỏc cụng tắc vị trớ (Limit swich ). Với hệ thống điều khiển như trờn ta cú thể thấy rừ cỏc ưu, nhược điểm:
29
Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, cỏc phần tử dễ tỡm kiếm thay thế
Nhược điểm: Kớch thước lớn, cồng kềnh, khụng linh hoạt trong việc thay đổi chương trỡnh điều khiển, độ tin cậy kộm do cỏc va chạm cơ khớ, tia lửa điện thường xuyờn tỏc động lờn tiếp điểm.
Hiện nay trờn thị truờng xuất hiện phổ biến cỏc thiết bị điều khiển khả trỡnh của cỏc hóng như: Siemens (Đức); Omron ( Nhật ) ...Do đú để nõng cấp hệ thống ta cú thể đầu tư, sử dụng cỏc thiết bị này mà chi phớ đầu tư khụng lớn lắm.
Việc nõng cấp hệ thống của cỏc khõu trong dõy chuyền cú thể tiến hành nõng cấp toàn bộ cỏc khõu trong dõy chuyền, hoặc cú thể nõng cấp đơn lẻ cỏc khõu trong dõy chuyền tuỳ theo điều kiện sản xuất và vốn đầu tư của cụng ty. Trong dõy chuyền sản xuất ống nhựa, mỏy cắt ống tự động là một khõu quan trọng, thực tế hiện nay tại cụng ty hệ thống điều khiển chủ yếu là xõy dựng trờn cỏc phần tử rơle, cụng tắc tơ, do đú kộm tin cậy, cồng kềnh, độ tin cậy hạn chế. Trờn cơ sở đú em đưa ra phương ỏn cải tiến hệ thống điều khiển bằng bộ điều khiển PLC- Logo.
4.1 Giới thiệu bộ điều khiển Lo go
H.4.1 Bộ điều khiển Logo
4.1.1 Phương phỏp điều khiển nối cứng
( Hard - wierd control )
Trong cỏc hệ thống điều khiển nối cứng, người ta cũn chia ra: nối cứng cú tiếp điểm và nối cứng khụng tiếp điểm.
Điều khiển nối cứng cú tiếp điểm:
dựng cỏc khớ cụ điện từ như rơle, cụng tắc tơ kết hợp với cỏc bộ cảm biến, cỏc đốn cụng tắc ..., cỏc khớ cụ điện này được nối lại với nhau theo một mạch điện cụ thể để thực hiện một yờu cầu cụng nghệ nhất định. Vớ dụ: mạch điều khiển đổi chiều quay, mạch khởi động giới hạn dũng hay mạch điều khiển nhiều động cơ chạy tuần tự.
Điều khiển nối cứng khụng tiếp điểm:
dựng cỏc cổng lo gic cơ bản, cỏc cổng lo gic đa năng hay mạch tuần tự (gọi chung là IC số ), kết hợp với cỏc bộ cảm biến, cỏc đốn, cụng tắc ...Cỏc IC số này cũng được nối lại với nhau theo một sơ đồ lụ gic cụ thể để thực hiện một yờu cầu cụng nghệ nhất định. Cỏc mạch điều khiển nối cứng sử dụng cỏc linh kiện điện tử cụng suất như SRC, triac để thay thế cụng tỏc tơ trong cỏc mạch động lực.
30
Xỏc định yờu cầu cụng nghệ
Xỏc định yờu cầu cụng nghệ
Trong hệ thống điều khiển nối cứng, cỏc linh kiện hay khớ cụ điện được nối vĩnh viễn với nhau. Do đú, khi muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển thỡ phải nối dõy lại toàn bộ mạch điện. Với cỏc hệ thống phức tạp thỡ khụng hiệu quả và rất tốn kộm.
Phương phỏp nối cứng được thực hiện theo cỏc bước sau:
H.4.2 Phương phỏp nối cứng
4.1.2 Phương phỏp điều khiển lập trỡnh được
Trong hệ thống điều khiển lập trỡnh được, cấu trỳc của bộ điều khiển và cỏch nối dõy độc lập với chương trỡnh.
Chương trỡnh định nghĩa hoạt động điều khiển, chỉ cần thay đổi nội dung bộ nhớ của bộ điều khiển, phần nối dõy bờn ngoài khụng bị ảnh hưởng. Đõy là ưu điểm lớn nhất của phương phỏp lập trỡnh điều khiển được.
Phương phỏp điều khiển lập trỡnh được thực hiện theo cỏc bước sau:
31 thiết kế thuật giải Soạn thảo chơng trỡnh Nạp chơng trỡnh v o bà ộ nhớ Chay thử - Kiểm tra thiết kế sơđồ điều khiển Chọn phần tử mach điện Rỏp nối mạch , liờn kết cỏc phần tử Chay thử - Kiểm tra
H.4.3 Phương phỏp điều khiển lập trỡnh được 4.1.3 Bộ điều khiển lập trỡnh được ( PLC )
Bộ điều khiển lập trỡnh được ( Program Logic Controller ) gọi tắt là PLC bao gồm cỏc module sau:
- Đơn vị xử lý trung tõm CPU với bộ nhớ chương trỡnh - Module xuất / nhập ( I / O module )
- Hệ thống bus truyền tớn hiệu - Khối cấp nguồn nuụi
Hệ thống bus truyền tớn hiệu gồm nhiều đường tớn hiệu song song:
- tuyến địa chỉ ( address bus ): chon địa chỉ trờn cỏc khối khỏc nhau - tuyến dữ liệu (data bus ): mang dữ liệu từ khối này sang khối khỏc - tuyến điều khiển ( control bus ): chuyển, truyền cỏc tớn hiệu định thỡ và điều khiển để đụng bộ cỏc hoạt động trong PLC.
Module nhập (Input module ) được nối với cỏc cụng tắc, nỳt ấn, cỏc bộ cảm biến ...để điều khiển chương trỡnh từ bờn ngoài. Cỏc ngừ vào đợc ký hiệu theo thứ tự I1 , I2 , I3 ....
Module xuất ( Output module ) được nối với cỏc tải ở ngừ ra như cuộn dõy của rơ le, cụng tỏc tơ, đốn tớn hiệu, van điện từ, cỏc bộ ghộp quang... Chương trỡnh điều khiển trờn PLC, cú ba phương phỏp biểu diễn là :
- Sơ đồ hỡnh thang LAD (Lader Diagram )
- Lưu đồ hệ thống điều khiển CFS ( Control System Flowchart ) - Liệt kờ danh sỏch lệnh STL ( Statement List )
4.1.4 Giới thiệu tổng quan về PLC Logo
Logo là một module logic đa năng mới của hóng Siesmen. Logo bao gồm cỏc phần sau:
- Cỏc chức năng điều khiển - Bộ vận hành và hiển thị - Bộ cung cấp nguồn
- Cỏc ngừ vào và cỏc ngừ ra
- Một giao diện cho nguời lập trỡnh và cỏp nỗi với mỏy tớnh
- Cỏc chức năng cơ bản thụng dụng trong thực tế nh cỏc hàm thời gian, tạo xung....
- Một cụng tắc thời gian theo đồng hồ (cú pin nuụi riờng ).
32
Logo cú thể dựng điều khiển cỏc hệ thống dõn dụng (như : chiếu sỏng , bơm nước, bỏo động ...) hay tự động điều khiển trong cụng nghiệp ( như : điều khiển động cơ, mỏy lạnh, mỏy nộn, mỏy cụng nghệ...)
Cú cỏc loại PLC Logo sau: 4.1.4.1 Logo 24
- Nguồn nuụi và ngừ vào số: 24 VDC - Ngừ ra số dựng tranzitor cú I0MAX = 0,3 A 4.1.4.2 Logo 24 R
- Nguồn nuụi và ngừ vào số: 24 VDC - Ngừ ra dựng rơle cú I0MAX = 8 A 4.1.4.3 Logo 230 R
- Nguồn nuụi ngừ vào số: 125 VAC / 230 VAC - Ngừ ra dựng rơle cú I0MAX = 8 A
4.1.4.4 Logo 230 RC
- Nguồn nuụi ngừ vào số: 125 VAC / 230 VAC - Ngừ ra dựng rơle cú I0MAX = 8 A
- Bốn cụng tắc thời gian (theo đồng hồ ) với ba lần đúng cắt cho mỗi cụng tắc.
Nối nguồn - Ngừ vào - Ngừ ra của Logo
Dõy nối cho Logo được chọn loại cú tiết diện 1 x 2,5 mm2 hay 2 x 1,5 mm2. Logo đó được bảo vệ cỏch điện nờn khụng cần dõy nối đất.
Nối nguồn và ngừ vào: I
H.4.4 Nối nguồn và ngừ vào cho logo
Lo go 230 R và 230 RC dựng nguồn 115V hay 230 V / 50 Hz hay 60 Hz. Điện ỏp cú thể thay đổi trong khoảng 85V đến 264 V. ở 230 V thỡ dũng điện tiờu thụ là 26 mA.
Logo 24 và 24 R dựng nguồn 24 VDC. Điện ỏp cú thể thay đổi trong khoảng 20,4 V đến 28,8 V. ở 24 V thỡ Logo 24 R cú dũng tiờu thụ là 62 mA, Logo 24 cú dũng tiờu thụ là 30 mA cộng với dũng ngừ ra là 4 x 0,3 A ( Logo 24 ngừ ra đợc cấp dũng từ nguồn 24 V của nguồn nuụi ).
Logo 230 R và 230 RC cú ngừ vào ở mức "0" khi cụng tắc hở hay cú điện ỏp =< 40 VAC, ngừ ra ở mức "1" khi cụng tắc đúng hay hay cú điện ỏp >= 79 VAC. 33 L+ M SIEMENS LOGO!24R I1 I2 I3 I4 I5 I6 I1 LOGO!230RC SIEMENS L1 N I6 I5 I4 I3 I2
Dũng điện ngừ vào lớn nhất là 0,24 mA. Thời gian đổi trạng thỏi từ "0" lờn "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu là 50 ms để logo nhận biết được. Logo 24 và 24 R cú ngừ vào ở mức '0" khi cụng tắc hở hay cú điện ỏp =< 5 VDC, ngừ vào ở mức "1" khi cụng tắc đúng hay cú điện ỏp >= 15 VDC. Dũng điện ngừ vào tiờu chuẩn là 3mA. Thời gian đổi trạng thỏi từ "0" lờn "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu là 50 ms để Logo nhận biết được.
Cỏc loại logo 24 r - 230 RC cú ngừ ra là rơle, với cỏc tiếp điểm của rơle cỏch ly với nguồn và ngừ vào. Tải ở ngừ ra cú thể là đốn, động cơ, cụng tắc ...và cú thể dựng cỏc nguồn điện ỏp cấp cho cỏc tải khỏc nhau. Khi ngừ ra = "1" thỡ dũng điện cực đại cho tải thuần trở là 8 A và tải cuộn dõy là 2 A. Đối với Logo 24 thỡ dựng cụng tắc ngừ ra là tranzistor. Ngừ ra đựoc bảo vệ chống quỏ tải và ngắn mạch. Loại này khụng cần nguồn nuụi riờng cho tải mà dựng chung với nguồn nuụi 24 VDC. Dũng điện cực đại ở ngừ ra là 0.3 A.
4.1.5 Lập trỡnh cho Logo
Lập trỡnh cho logo cú nghĩa là nhập một mạch vào Logo. Chương trỡnh thực ra là một cỏch thể hiện khỏc của sơ đồ mạch. Chỳng ta phải thay đổi cỏch thể hiện cho phự hợp với logo. Sơ đồ mạch điều khiển tiếp điểm được vẽ theo dạng sơ đồ hỡnh thang LAD ( Ladder Diagram: Sơ đồ hỡnh thang ).
Trong Logo, người ta dựng cỏc khối ký hiệu cho cỏc chức năng khỏc nhau, tương tự sơ đồ logic trong mạch số hay trang bị điện khụng tiếp điểm. Cỏch này được viết tắt là CSF ( Control System Flowchart : Lưu đồ hệ thống điều khiển ).
Cỏc đầu nối CO (Conectors)
Cỏc ngừ vào của Logo ký hiệu từ I1 đến In
Cỏc ngừ ra của Logo ký hiệu từ Q1 đến Qn
Cỏc đầu nối cú thể sử dụng trong Menu CO là : - Ngừ vào (Inputs): I1 - I2 - I3 - I4 - I5... - Ngừ ra (Outputs0: Q1 - Q2 - Q3 - Q4 - Q5... - Mức thấp: lo ( "0" hay OFF )
- Mức cao: hi ("1" hay ON ) - Ngừ ra khụng nối: "x"
Khi ngừ vào của một khối luụn ở mức thấp thỡ chọn "lo" , nếu luụn ở mức cao thỡ chọn "hi", nếu ngừ đú khụng cần sử dụng thỡ chọn "x".
4.1.6 Cỏc chức năng cơ bản GF ( General Functions )
Khi nhập vào một mạch, chỳng ta cú thể chọn cỏc khối chức năng cơ bản trong bảng sau:
Ký hiệu trờn sơ đồ mạch Ký hiệu trờn Logo Chức năng cơ bản
34
Tiếp điểm thường hở nối tiếp AND
Tiếp điểm thường hở song song OR
Mạch đảo
NOT
Hai tiếp điểm song song đối ngược nhau
ghộp nối tiếp XOR
Tiếp điểm
thường đúng ghộp song song
NAND 35 & >=1 1 =1 &
Tiếp điểm thường đúng ghộp nối tiếp
NOR
H.4.5 Cỏc khối chức năng cơ bản
4.1.6.1 Hàm AND ( Và )
Hàm AND chỉ cú ngừ ra ở trạng thỏi ”1" khi tất cả ngừ vào ở trạng thỏi "1".
Hàm AND cú sơ đồ mạch, ký hiệu và bảng chõn lý như hỡnh vẽ (Bảng chõn lý xột hai ngừ vào, ngừ dư dựng "x" ).
H.4.6 Hàm AND
4.1.6.2 Hàm OR (Hoặc )
Hàm OR cú ngừ ra ở trạng thỏi "1" khi chỉ cần một ngừ vào cú trạng thỏi "1". Hàm OR cú sơ đồ mạch, ký hiệu và bảng chõn lý như hỡnh vẽ ( Bảng chõn lý chỉ xột hai ngừ vào, ngừ dư dựng "x" ).
36 I1 I2 Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 I1 I2 Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 >=1 I1 I2 I1 I2 & I1 I2 x Q
1
I1 Q
H.4.6 Hàm OR 4.1.6.3 Hàm NOT ( Đảo )
Hàm NOT cú ngừ ra đảo lại trạng thỏi của ngừ vào, nếu ngừ vào ở trạng thỏi "1" thỡ ngừ ra ở trạng thỏi "0" và ngược lại.
H.4.7 Hàm NOT
4.1.6.4 Hàm NAND ( Và - Đảo )
Hàm NAND là mạch cú cỏc tiếp điểm thường đúng nối song song nhau như sơ đồ mạch trong hỡnh:
H.4.8 Hàm NAND
4.1.6.5 Hàm NOR (Hoặc - Đảo )
37 I1 Q 0 1 1 0 I1 I2 Q 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 >=1 I1 I2 x Q I1 I1 I2 I3 & I1 I2 I3 Q
Hàm NOR là mạch cú cỏc tiếp điểm thường đúng nối tiếp nhau như sơ đồ mạch trong hỡnh:
H.4.9 Hàm NOR
4.1.6.6 Hàm EXOR hay XOR ( Hoặc - Loại trừ )
Hàm EXOR là mạch điện cú hai tiếp điểm đối ngược nhau ghộp nối tiếp như trong sơ đồ mạch:
Hàm EXOR cú ngừ ra ở trạng thỏi "1" khi chỉ cú một ngừ vào ở trạng thỏi "1".
H.4.10 Hàm EXOR
4.1.7 Cỏc chức năng đặc biệt SF ( Special Functions )
Khi nhập vào một chương trỡnh chỳng ta cú thể chọn cỏc chức năng đặc biệt trong bảng sau:
Ký hiệu trờn sơ đồ Ký hiệu trờn Logo Chức năng đặc biệt
38 I1 I2 Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 I1 I2 Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 I1 I2 I3 >=1 I1 I2 I3 Q I1 I2 =1 I1 I2 Q
ON - DELAY (Mở trễ ) OFF - DELAY ( Đúng trễ ) Rơ-le xung Cụng tắc thời gian Rơ-le chốt Phỏt xung đồng hồ 39 Trg T Q Trg T R Q T Trg Q N01 N02 N03 Q R S Q Q R S RS Q T En Q
ON - DELAY cú nhớ
Bộ đếm
H.4.11 Cỏc chức năng đặc biệt 4.1.7.1 Hàm On - Delay
Hàm On - Delay cú ký hiệu trờn sơ đồ, ký hiệu trờn logo và giản đồ thời gian như trong hỡnh:
H.4.12 Hàm On - Delay
- Trg: (Trigger) là ngừ vào của mạch On - Delay. - T: (Time) là thời gian trễ của mạch On - Delay.
Khi ngừ vào Trg cú trạng thỏi "1" thỡ mạch bắt đầu tớnh thời gian trễ. Nếu ngừ vào Trg cú trạng thỏi "1" đủ dài thỡ sau thời gian trễ T, ngừ ra Q cú trạng thỏi "1".
Khi ngừ Trg trở lại mức "0" thỡ ngừ ra Q trở lại mức "0". Nếu ngừ Trg cú trạng thỏi '1" rồi trở lại trạng thỏi "0" với thời gian nhỏ hơn T thỡ ngừ ra khụng đổi trạng thỏi và thời gian trễ đang tớnh sẽ bị xoỏ.
4.1.7.2 Hàm Off - Delay
Hàm Off - Delay cú ký hiệu trờn sơ đồ, ký hiệu trờn Logo và giản đồ thời gian như trong hỡnh:
40 Q R Trg Q Q T Trg R Q R Cnt Dir Par Q Trg T T T Trg T Q Trg R Q T T
H.4.13 Hàm Off - Delay
- Trg: (trigger) là ngừ vào của mạch Off - Delay .
- R: (Reset) là ngừ vào để chấm dứt thời gian trễ và điều khiển ngừ ra Q xuống mức "0".
- T: (Time ) là thời gian trễ của mạch Off – Delay.
Khi ngừ Trg lờn trạng thỏi "1" thỡ ngừ ra Q cũng lờn trạng thỏi "1"ngay. Khi ngừ Trg xuống trạng thỏi "0" thỡ sau thời gian trễ T, ngừ ra Q xuống trạng thỏi "0".
Trường hợp ngừ Trg xuống "0" trong thời gian ngắn hơn T rồi lại lờn "1" thỡ thời gian trễ đang tớnh sẽ bị xoỏ và bắt đầu tớnh thời gian trễ trễ trở lại khi ngừ Trg lại về "0".
Khi ngừ ra đang ở trạng thỏi "1" trong thời gian trễ T. nếu ngừ R lờn "1" thỡ ngừ ra Q sẽ xuống "0" ngay tức thỡ.
4.1.7.3 Rơ le xung ( Pulse Relay )
Rơ-le xung là loại Rơ-le được điều khiển ngừ ra Trg bằng trạng thỏi "1"